簡介
超級電容器由於石油資源日趨短缺，並且燃燒石油的內燃機尾氣排放對環境的污染越來越嚴重（尤其是在大、中城市），人們都在研究替代內燃機的新型能源裝置。已經進行混合動力、燃料電池、化學電池產品及套用的研究與開發，取得了一定的成效。但是由於它們固有的使用壽命短、溫度特性差、化學電池污染環境、系統複雜、造價高昂等致命弱點，一直沒有很好的解決辦法。而超級電容器以其優異的特性揚長避短，可以部分或全部替代傳統的化學電池用於車輛的牽引電源和啟動能源，並且具有比傳統的化學電池更加廣泛的用途。正因為如此，世界各國（特別是西方已開發國家）都不遺餘力地對超級電容器進行研究與開發。其中美國、日本和俄羅斯等國家不僅在研發生產上走在前面，而且還建立了專門的國家管理機構（如：美國的USABC、日本的SUN、俄羅斯的REVA等），制定國家發展計畫，由國家投入巨資和人力，積極推進。就超級電容器技術水平而言，目前俄羅斯走在世界前面，其產品已經進行商業化生產和套用，並被第17屆國際電動車年會（EVS—17）評為最先進產品，日本、德國、法國、英國、澳大利亞等國家也在急起直追，目前各國推廣套用超級電容器的領域已相當廣泛。在我國推廣使用超級電容器，能夠減少石油消耗，減輕對石油進口的依賴，有利於國家石油安全；有效地解決城市尾氣污染和鉛酸電池污染問題；有利於解決戰車的低溫啟動問題。目前，國內主要有10餘家企業在進行超級電容器的研發超級電容器是建立在德國物理學家亥姆霍茲提出的界面雙電層理論基礎上的一種全新的電容器。眾所周知，插入電解質溶液中的金屬電極表面與液面兩側會出現符號相反的過剩電荷，從而使相間產生電位差。那么，如果在電解液中同時插入兩個電極，並在其間施加一個小於電解質溶液分解電壓的電壓，這時電解液中的正、負離子在電場的作用下會迅速向兩極運動，並分別在兩上電極的表面形成緊密的電荷層，即雙電層，它所形成的雙電層和傳統電容器中的電介質在電場作用下產生的極化電荷相似，從而產生電容效應，緊密的雙電層近似於平板電容器，但是，由於緊密的電荷層間距比普通電容器電荷層間的距離更小得多，因而具有比普通電容器更大的容量。
雙電層電容器與鋁電解電容器相比內阻較大，因此，可在無負載電阻情況下直接充電，如果出現過電壓充電的情況，雙電層電容器將會開路而不致損壞器件，這一特點與鋁電解電容器的過電壓擊穿不同。同時，雙電層電容器與可充電電池相比，可進行不限流充電，且充電次數可達106次以上，因此雙電層電容不但具有電容的特性，同時也具有電池特性，是一種介於電池和電容之間的新型特殊元器件。
產生背景
由於石油資源日趨短缺，並且燃燒石油的內燃機尾氣排放對環境的污染越來越嚴重（尤其是在大、中城市），人們都在研究替代內燃機的新型能源裝置。已經進行混合動力、燃料電池、化學電池產品及套用的研究與開發，取得了一定的成效。但是由於它們固有的使用壽命短、溫度特性差、化學電池污染環境、系統複雜、造價高昂等致命弱點，一直沒有很好的解決辦法。而超級電容器以其優異的特性揚長避短，可以部分或全部替代傳統的化學電池用於車輛的牽引電源和啟動能源，並且具有比傳統的化學電池更加廣泛的用途。正因為如此，世界各國（特別是西方已開發國家）都不遺餘力地對超級電容器進行研究與開發。其中美國、日本和俄羅斯等國家不僅在研發生產上走在前面，而且還建立了專門的國家管理機構（如：美國的USABC、日本的SUN、俄羅斯的REVA等），制定國家發展計畫，由國家投入巨資和人力，積極推進。就超級電容器技術水平而言，目前俄羅斯走在世界前面，其產品已經進行商業化生產和套用，並被第17屆國際電動車年會（EVS—17）評為最先進產品，日本、德國、法國、英國、澳大利亞等國家也在急起直追，目前各國推廣套用超級電容器的領域已相當廣泛。在我國推廣使用超級電容器，能夠減少石油消耗，減輕對石油進口的依賴，有利於國家石油安全；有效地解決城市尾氣污染和鉛酸電池污染問題；有利於解決戰車的低溫啟動問題。目前，國內主要有10餘家企業在進行超級電容器的研發。
工作原理
超級電容器是利用雙電層原理的電容器。當外加電壓加到超級電容器的兩個極板上時，與普通電容器一樣，極板的正電極存儲正電荷，負極板存儲負電荷，在超級電容器的兩極板上電荷產生的電場作用下，在電解液與電極間的界面上形成相反的電荷，以平衡電解液的內電場，這種正電荷與負電荷在兩個不同相之間的接觸面上，以正負電荷之間極短間隙排列在相反的位置上，這個電荷分布層叫做雙電層，因此電容量非常大。當兩極板間電勢低於電解液的氧化還原電極電位時，電解液界面上電荷不會脫離電解液，超級電容器為正常工作狀態（通常為3V以下），如電容器兩端電壓超過電解液的氧化還原電極電位時，電解液將分解，為非正常狀態。由於隨著超級電容器放電，正、負極板上的電荷被外電路泄放，電解液的界面上的電荷相應減少。由此可以看出：超級電容器的充放電過程始終是物理過程，沒有化學反應。因此性能是穩定的，與利用化學反應的蓄電池是不同的。[3]特性
超級電容器在分離出的電荷中存儲能量，用於存儲電荷的面積越大、分離出的電荷越密集，其電容量越大。
傳統電容器的面積是導體的平板面積，為了獲得較大的容量，導體材料卷製得很長，有時用特殊的組織結構來增加它的表面積。傳統電容器是用絕緣材料分離它的兩極板，一般為塑膠薄膜、紙等，這些材料通常要求儘可能的薄。
超級電容器的面積是基於多孔炭材料，該材料的多孔結夠允許其面積達到2000m2/g，通過一些措施可實現更大的表面積。超級電容器電荷分離開的距離是由被吸引到帶電電極的電解質離子尺寸決定的。該距離（<10Å）和傳統電容器薄膜材料所能實現的距離更小。這種龐大的表面積再加上非常小的電荷分離距離使得超級電容器較傳統電容器而言有驚人大的靜電容量，這也是其“超級”所在。
技術特性
1.充電速度快，充電10秒~10分鐘可達到其額定容量的95%以上；2.循環使用壽命長，深度充放電循環使用次數可達1~50萬次；
3.能量轉換效率高，過程損失小，大電流能量循環效率≥90%；
4.功率密度高，可達300W/KG~5000W/KG，相當於電池的5~10倍；
5.產品原材料構成、生產、使用、儲存以及拆解過程均沒有污染，是理想的綠色環保電源；
6.安全係數高，長期使用免維護；
7.超低溫特性好，可工作於攝氏零下30℃的環境中；
8.檢測方便，剩餘電量可直接讀出。
套用領域
超級電容器超級電容器的套用範圍極為廣泛，小到存儲器的備用電源、電動玩具的電源，大到航天飛彈發射的大功率啟動系統、電動汽車的能量功率系統等一切與能量功率相關的儀器設備系統均有超級電容器的身影。
超級電容器在軍用、民用領域均有廣泛的套用前景。小電流放電的雙電層電容器可用作微機等的備用電源或小型裝置如玩具、印表機、報警器、信號燈等的一次電源；安培級大電流放電雙電層電容器可單獨或與蓄電池一起構成電源系統，既可作為起動電源也可作為小型負載的驅動電源，如用於坦克、飛機、火箭、飛彈等作為起動電源；人造衛星、宇宙飛船空間站、潛艇水下推進，尤其是在電動車輛方面的套用越來越多；利用其良好充放電性能可作為快速充電簡易電源；利用其輸入小電流輸出大電流可作為充放電周期循環的電源；因其容量大，還可用於微分和積分電路、簡易計時電路、超低頻信號處理電路等。隨著電極材料的改進和電解質的合理選用，雙電層電容器的功率密度和能量密度逐步向理論值靠近，其套用前景更為廣闊。
超級電容器的研究目標之一是單獨用雙電層電容器或將其與蓄電池聯用，作為電動汽車和混合動力汽車的動力電源。上千法拉級的雙電層電容器用作電動汽車的短時驅動電源，可以在汽車啟動和爬坡時快速提供大電流從而獲得大功率以提供強大的動力；在正常行駛時由蓄電池快速充電；在剎車時快速存儲發電機產生的瞬時大電流，回收能量。這可以減少電動汽車對蓄電池大電流放電的限制，極大的延長蓄電池的循環使用壽命，提高電動汽車的實用性。日本富士重工推出的電動汽車已經使用日立機電製作的鋰離子蓄電池和松下電器製作的儲能電容器的聯用裝置；日本本田公司更是將雙電層電容器與汽油機相結合，研製出一種綜合電動機助力器系統，使內燃機主要工作在最佳工況點附近，大大降低內燃機的排放，並可回收制動能量，通過裝在小客車上極大的降低汽油機燃油消耗量成為低排放的節能汽車；日本豐田公司研製的混合電動汽車，其排放與傳統汽油機車相比CO2下降50％，HC、CO和NOx排放降低90％，燃油節省一半。
電動助力車市場正在大力擴展，其電源與電動汽車相似，蓄電池由於其充放電電流要求苛刻，能量難以進行瞬時回收，同時其功率性能不佳也直接影響其套用，而超級電容器非常容易滿足這些要求，採用超級電容器在其起動、加速與爬坡時對系統進行能源補充，並在剎車時完全回收能量，提高系統性能。在風力發電或太陽能發電系統中，由於風力與太陽能的不穩定性，會引起蓄電池反覆頻繁充電，結果大大縮短電池壽命，利用雙電層電容器吸收或補充電能的波動，可以輕易解決這一問題。此外，在有瞬間強負載系統中，利用雙電層電容器可以起到穩定系統電壓，減少系統電源容量配製的作用。
超級電容器在有些場合可以替代電池工作，同時，可以避免由於瞬間負載變化而產生的誤操作。在攜帶型儀器儀
超級電容器超級電容器還可用於對照相機閃光燈進行供電，可以使閃光燈達到連續使用的性能，從而提高照相機連續拍攝的能力；另外，德國Epcos公司還用該器件對相機快門進行控制。機動無線通訊設備往往採用脈衝的方式保持聯絡，由於雙電層電容器的瞬時充放電能力強，可以提供的功率大，在這一領域的套用也非常廣闊。
大容量超級電容器的另一個重要套用在電力系統上，運用超級電容器進行重要系統的瞬態穩壓穩流，特別是在大功率系統上，幾乎是不可替代的器件。在這方面，據華北電力大學電能質量所的調查，在眾多大型石化、電子、紡織等企業，各企業每年因電力波動的損失可能高達上千萬；另外，晶片企業在選址時考慮電力的波動也是一個非常重要的環節，而超級電容器系統則可以完全解決這個問題。
另外，隨著電子與能源工業的發展，超級電容器在短時UPS系統、太陽能電源系統、汽車防盜系統等免維護系統上具有不可替代的作用，在一些電磁操作機構電源、汽車音響系統等領域均具有非常廣泛的套用。
1、稅控機、稅控加油機、真空開關、智慧型表、遠程抄表系統、儀器儀表、數位相機、掌上電腦、電子門鎖、程控交換機、無繩電話等的時鐘晶片、靜態隨機存貯器、數據傳輸系統等微小電流供電的後備電源。
2、智慧型表（智慧型電錶、智慧型水錶、智慧型煤氣表、智慧型熱量表）作電磁閥的啟動電源
3、太陽能警示燈，航標燈等太陽能產品中代替充電電池。
4、手搖發電手電筒等小型充電產品中代替充電電池。
5、電動玩具電動機、語音IC、LED發光器等小功率電器的驅動電源。
超級電容器是介於傳統電容器和蓄電池之間的一種新型儲能裝置,它具有功率密度大、容量大、使用壽命長、免維護、經濟環保等優點。
分類
按原理
超級電容器的類型比較多，按不同方式可以分為多種產品，以下作簡單介紹。
按原理分為雙電層型超級電容器和贗電容型超級電容器：
雙電層型超級電容器
1.活性碳電極材料，採用了高比表面積的活性炭材料經過成型製備電極。
2.碳纖維電極材料，採用活性炭纖維成形材料，如布、氈等經過增強，噴塗或熔融金屬增強其導電性製備電極。
3.碳氣凝膠電極材料，採用前驅材料製備凝膠，經過炭化活化得到電極材料。
4.碳納米管電極材料，碳納米管具有極好的中孔性能和導電性，採用高比表面積的碳納米管材料，可以製得非常優良的超級電容器電極。
以上電極材料可以製成：
1.平板型超級電容器，在扣式體系中多採用平板狀和圓片狀的電極，另外也有Econd公司產品為典型代表的多層疊片串聯組合而成的高壓超級電容器，可以達到300V以上的工作電壓。
2.繞卷型溶劑電容器，採用電極材料塗覆在集流體上，經過繞製得到，這類電容器通常具有更大的電容量和更高的功率密度。
贗電容型超級電容器
包括金屬氧化物電極材料與聚合物電極材料，金屬氧化物包括NiOx、MnO2、V2O5等作為正極材料，活性炭作為負極材料製備的超級電容器，導電聚合物材料包括PPY、PTH、PAni、PAS、PFPT等經P型或N型或P/N型摻雜製取電極，以此製備超級電容器。這一類型超級電容器具有非常高的能量密度，除NiOx型外，其它類型多處於研究階段，還沒有實現產業化生產。
按電解質類型
可以分為水性電解質和有機電解質類型：
水性電解質
1.酸性電解質，多採用36%的H2SO4水溶液作為電解質。
2.鹼性電解質，通常採用KOH、NaOH等強鹼作為電解質，水作為溶劑。
3.中性電解質，通常採用KCl、NaCl等鹽作為電解質，水作為溶劑，多用於氧化錳電極材料的電解液。
有機電解質
通常採用LiClO4為典型代表的鋰鹽、TEABF4作為典型代表的季胺鹽等作為電解質，有機溶劑如PC、ACN、GBL、THL等有機溶劑作為溶劑，電解質在溶劑中接近飽和溶解度。
其他
1.液體電解質超級電容器，多數超級電容器電解質均為液態。
2.固體電解質超級電容器，隨著鋰離子電池固態電解液的發展，套用於超級電容器的電解質也對凝膠電解質和PEO等固體電解質進行研究。
3.我國研製成功碳納米材料薄膜超級電容器，天津大學趙乃勤教授課題組與天津工業大學康建立教授合作，近期研發成功了迄今最薄的碳納米材料薄膜超級電容器，其厚度約30微米，僅為A4紙的三分之一。
充放電時間
超級電容器可以快速充放電，峰值電流僅受其內阻限制，甚至短路也不是致命的。實際上決定於電容器單體大小，對於匹配負載，小單體可放10A，大單體可放1000A。另一放電率的限制條件是熱，反覆地以劇烈的速率放電將使電容器溫度升高，最終導致斷路。
超級電容器的電阻阻礙其快速放電，超級電容器的時間常數τ在1-2s，完全給阻-容式電路放電大約需要5τ，也就是說如果短路放電大約需要5-10s（由於電極的特殊結構它們實際上得花上數個小時才能將殘留的電荷完全釋放）
優缺點
優點
在很小的體積下達到法拉級的電容量；無須特別的充電電路和控制放電電路；和電池相比過充、過放都不對其壽命構成負面影響；從環保的角度考慮，它是一種綠色能源；超級電容器可焊接，因而不存在像電池接觸不牢固等問題；
缺點
如果使用不當會造成電解質泄漏等現象；和鋁電解電容器相比，它內阻較大，因而不可以用於交流電路；
與電池的比較
超級電容器不同於電池，在某些套用領域，它可能優於電池。有時將兩者結合起來，將電容器的功率特性和電池的高能量存儲結合起來，不失為一種更好的途徑。
超級電容器在其額定電壓範圍內可以被充電至任意電位，且可以完全放出。而電池則受自身化學反應限制工作在較窄的電壓範圍，如果過放可能造成永久性破壞。
超級電容器的荷電狀態（SOC）與電壓構成簡單的函式，而電池的荷電狀態則包括多樣複雜的換算。
超級電容器與其體積相當的傳統電容器相比可以存儲更多的能量，電池與其體積相當的超級電容器相比可以存儲更多的能量。在一些功率決定能量存儲器件尺寸的套用中，超級電容器是一種更好的途徑。
超級電容器可以反覆傳輸能量脈衝而無任何不利影響，相反如果電池反覆傳輸高功率脈衝其壽命大打折扣。
超級電容器可以快速充電而電池快速充電則會受到損害。
超級電容器可以反覆循環數十萬次，而電池壽命僅幾百個循環。
工藝流程
超級電容器的工藝流程為：配料→混漿→制電極→裁片→組裝→注液→活化→檢測→包裝。
超級電容器在結構上與電解電容器非常相似，它們的主要區別在於電極材料。早期的超級電容器的電極採用碳，碳電極材料的表面積很大，電容的大小取決於表面積和電極的距離，這種碳電極的大表面積再加上很小的電極距離，使超級電容器的容值可以非常大，大多數超級電容器可以做到法拉級，一般情況下容值範圍可達1-5000F。
超級電容器通常包含雙電極、電解質、集流體、隔離物四個部件。超級電容器是利用活性炭多孔電極和電解質組成的雙電層結構獲得超大的電容量的。在超級電容器中，採用活性炭材料製作成多孔電極，同時在相對的兩個多孔炭電極之間充填電解質溶液，當在兩端施加電壓時，相對的多孔電極上分別聚集正負電子，而電解質溶液中的正負離子將由於電場作用分別聚集到與正負極板相對的界面上，從而形成雙集電層。
如何選擇
超級電容器的兩個主要套用：高功率脈衝套用和瞬時功率保持。高功率脈衝套用的特徵：瞬時流向負載大電流；瞬時功率保持套用的特徵：要求持續向負載提供功率，持續時間一般為幾秒或幾分鐘。瞬時功率保持的一個典型套用：斷電時磁碟驅動頭的復位。不同的套用對超電容的參數要求也是不同的。高功率脈衝套用是利用超電容較小的內阻(R)，而瞬時功率保持是利用超電容大的靜電容量(C)。
下面提供了兩種計算公式和套用實例：
C(F)：超電容的標稱容量；
R(Ω)：超電容的標稱內阻；
ESR(Ω)：1KZ下等效串聯電阻；
Uwork(V)：在電路中的正常工作電壓
Umin(V)：要求器件工作的最小電壓；
t(s)：在電路中要求的保持時間或脈衝套用中的脈衝持續時間；
Udrop(V)：在放電或大電流脈衝結束時，總的電壓降；
I(A)：負載電流；
瞬時功率保持套用
超電容容量的近似計算公式，該公式根據，保持所需能量=超電容減少能量。
保持期間所需能量=1/2I(Uwork+Umin)t；
超電容減少能量=1/2C(Uwork2-Umin2)，
因而，可得其容量(忽略由IR引起的壓降)C=I(Uwork+Umin)t/(Uwork2-Umin2)
實例：
假設磁帶驅動的工作電壓5V，安全工作電壓3V。如果直流馬達要求0.5A保持2秒（可以安全工作），那么,根據上公式可得其容量至少為0.5F。
因為5V的電壓超過了單體電容器的標稱工作電壓。因而，可以將兩電容器串聯。如兩相同的電容器串聯的話，那每隻的電壓即是其標稱電壓2.5V。
如果我們選擇標稱容量是1F的電容器，兩串為0.5F。考慮到電容器－20%的容量偏差，這種選擇不能提供足夠的裕量。可以選擇標稱容量是1.5F的電容器，能提供1.5F/2=0.75F。考慮－20%的容量偏差，最小值1.2F/2=0.6F。這種超級電容器提供了充足的安全裕量。大電流脈衝後，磁帶驅動轉入小電流工作模式，用超電容剩餘的能量。
在該實例中，均壓電路可以確保每隻單體不超其額定電壓。
脈衝功率套用
脈衝功率套用的特徵：和瞬時大電流相對的較小的持續電流。脈衝功率套用的持續時間從1ms到幾秒。
設計分析假定脈衝期間超電容是唯一的能量提供者。在該實例中總的壓降由兩部分組成：由電容器內阻引起的瞬時電壓降和電容器在脈衝結束時壓降。關係如下：
Udrop=I(R+t/C)
上式表明電容器必須有較低的R和較高的C壓降Udrop才小。
對於多數脈衝功率套用，R的值比C更重要。以2.5V1.5F為例。它的內阻R可以用直流ESR估計，標稱是0.075Ω(DCESR=ACESR*1.5=0.060Ω*1.5=0.090Ω)。額定容量是1.5F。對於一個0.001s的脈衝，t/C小於0.001Ω。即便是0.010的脈衝t/C也小於0.0067Ω，顯然R（0.090Ω）決定了上式的Udrop輸出。
實例：
GSM/GPRS無線數據機需要一每間隔4.6ms達2A的電流，該電流持續0.6ms。這種數據機現用在筆記本電腦的PCMCIA卡上。筆記本的和PCMCIA連線的限制輸出電壓3.3V+/-0.3V筆記本提供1A的電流。許多功率放大器（PA）要求3.0V的最小電壓。對於筆記本電腦輸出3.0V的電壓是可能的。到功率放大器的電壓必須先升到3.6V。在3.6V的工作電壓下（最小3.0V），允許的壓降是0.6V。
選擇超級電容器（C：0.15F,ACESR：0.200Ω,DCESR：0.250Ω）。對於2A脈衝，電池提供大約1A，超電容提供剩餘的1A。根據上面的公式，由內阻引起的壓降：1A×0.25Ω=0.25V。I(t/C)=0.04V它和由內阻引起的壓降相比是小的。
結論
不管是功率保持還是功率脈衝套用都可以用上公式計算．當電路的工作電壓超過超電容的工作電壓時，可以用相同的電容器串聯．一般地，串聯應該保持平衡以確保電壓平均分配．在脈衝功率套用中由超電容內阻引起的壓降通常是次要因素。電容器超低的內阻提供一種克服傳統電池系統阻抗大的全新的解決方案。
使用注意事項
1、超級電容器具有固定的極性。在使用前，應確認極性。
2、超級電容器應在標稱電壓下使用：
當電容器電壓超過標稱電壓時，將會導致電解液分解，同時電容器會發熱，容量下降，而且內阻增加，壽命縮短，在某些情況下，可導致電容器性能崩潰。
3、超級電容器不可套用於高頻率充放電的電路中，高頻率的快速充放電會導致電容器內部發熱，容量衰減，內阻增加，在某些情況下會導致電容器性能崩潰。
4、超級電容器的壽命：
外界環境溫度對於超級電容器的壽命有著重要的影響。電容器應儘量遠離熱源。
5、當超級電容器被用做後備電源時的電壓降：
由於超級電容器具有內阻較大的特點，在放電的瞬間存在電壓降，ΔV=IR。
6、使用中環境氣體：
超級電容器不可處於相對濕度大於85%或含有有毒氣體的場所，這些環境下會導致引線及電容器殼體腐蝕，導致斷路。
7、超級電容器的存放：
超級電容器不能置於高溫、高濕的環境中，應在溫度-30+50℃、相對濕度小於60%的環境下儲存，避免溫度驟升驟降，因為這樣會導致產品損壞。
8、超級電容器在雙面線路板上的使用：
當超級電容器用於雙面電路板上，需要注意連線處不可經過電容器可觸及的地方，由於超級電容器的安裝方式，會導致短路現象。
9、當把電容器焊接線上路板上時，不可將電容器殼體接觸到線路板上，不然焊接物會滲入至電容器穿線孔內，對電容器性能產生影響。
10、安裝超級電容器後，不可強行傾斜或扭動電容器，這樣會導致電容器引線鬆動，導致性能劣化。
11、在焊接過程中避免使電容器過熱：
若在焊接中使電容器出現過熱現象，會降低電容器的使用壽命，例如：如果使用厚度為1.6mm的印刷線路板，焊接過程應為260℃，時間不超過5s。
12、焊接後的清洗：
在電容器經過焊接後，線路板及電容器需要經過清洗，因為某些雜質可能會導致電容器短路。
13、將電容器串聯使用時：
當超級電容器進行串聯使用時，存在單體間的電壓均衡問題，單純的串聯會導致某個或幾個單體電容器過壓，從而損壞這些電容器，整體性能受到影響，故在電容器進行串聯使用時，需得到廠家的技術支持。
14、其他：
在使用超級電容器的過程中出現的其他套用上的問題，請向生產廠家諮詢或參照超級電容器使用說明的相關技術資料執行。
前景分析
從結構上看，超級電容器主要由電極、電解質、隔膜、端板、引線和封裝材料組成，其中電極、電解質和隔膜的組成和質量對超級電容器的性能起著決定性的影響，採用何種電極板和電解質材料將基本決定最終產品的類型與特性。
2007年1月16日，美國德克薩斯州一家研製電動汽車儲能裝置，名為EEStor的公司打破沉默，對外宣告了他們“里程碑”式的成果：他們的自動生產線已經由獨立的第三方分析驗收，其產品的關鍵物質鋇鈦酸鹽粉末已經完成了最初的純化，純度達到了99.9994%。
這一技術一旦進入成熟的工業生產，他們所研製的新型超級電容器動力系統將替代包括從電動汽車到筆記本電腦的一切電化學電池。按照2006年4月發表的專利，EEStor這種能量存儲裝置是用陶瓷粉末塗在鋁氧化物和玻璃的表面。從技術上說，它並不是電池，而是一種超級電容器，它在5分鐘內充的電能可以讓一個電動車走500英里，電費只有9美元。而燒汽油的內燃機車走相同里程則要花費60美元。
與傳統的電化學電池相比，超級電容器有很多好處。它可以無限制地接受無數次放電和充電，，超級電容器沒有“記憶”。但是，一般的超級電容器也有其弱點，就是能量存儲率有限，市場上的高端超級電容器每0.4536千克的存儲能量只有鋰電池的1/25。
而EEStor開發的超級電容器，由於鋇鈦酸鹽有足夠的純度，存儲能量的能力大大提高。EEStor公司負責人聲稱，該超級電容器每公斤所存儲的能量可達0.28千瓦時，相比之下，每公斤鋰電池是0.12千瓦時，鉛酸電池只有0.032千瓦時，這就讓超級電容器有了可用在從電動車、起搏器到現代化武器等多種領域的可能。好的鉛酸電池能充電500～700次，而根據EEStor的聲明，新的超級電容器可反覆充電100萬次以上，也不會出現材料降解問題。而且，由於它不是化學電池，而是一種固體狀態的能量儲存系統，不會出現鋰電池那種過熱甚至爆炸的危險，沒有安全隱患。
這一發明的意義相當重大，該突破不僅從根本上改變了電動車在交通運輸中的位置，也將改進諸如風能、太陽能等間歇性能源的利用性能，增進了電網的效率和穩定性，滿足人們能源安全的需求，減少對石油的依賴。顯然，該突破也對下一代鋰電池的研製者造成威脅。EEStor公司負責人暗示，他們的技術不僅適用於小型旅客電動車，還可能取代220500瓦的大型汽車。
新技術
可彎曲超級電容